WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 |

«Термопрофиль в легких стальных строительных конструкциях Санкт-Петербург – 2006 2 Оглавление Введение 1. Обзор литературы, постановка задачи исследования 1.1. История ...»

-- [ Страница 1 ] --

Н.И.Ватин, Е.Н.Попова

Термопрофиль в легких стальных строительных

конструкциях

Санкт-Петербург – 2006

2

Оглавление

Введение

1. Обзор литературы, постановка задачи исследования

1.1. История развития металлических конструкций

1.2. Элементы, характеристики, применение, и требования к металлическим конструкциям 7 1.2.1. Преимущества металлических (стальных) конструкций

1.2.2. Недостатки металлических конструкций.

1.2.3. Применение металлических конструкций

1.2.4. Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям.

1.3. Современная ситуация на рынке металлопродукции в России, перспективы развития. 1.3.1. Доля России в мировой металлургии:

1.3.2. Перспективы увеличения внутреннего металлопотребления до 2010 года:......... 1.3.3. Основные направления развития металлургии до 2010 года и ее научнотехническое обеспечение:

1.4. История развития и особенности легких стальных тонкостенных конструкций......... 1.4.1. Развитие технологии строительства из холодногнутых тонкостенных стальных профилей в России.

1.4.2. Применение стальных тонкостенных профилей

1.4.3. Каркасные здания из легких металлических конструкций

1.4.4. Достоинства каркасов из легких металлических конструкций легких стальных тонкостенных конструкций

1.4.5. Преимущества использования металлокаркаса из легких оцинкованных профилей в качестве несущих конструкций здания

1.5. Производство легких металлических конструкций в Санкт-Петербурге.

1.5.1. Расчетные сопротивления материала профиля

1.5.2. Типоразмеры профилей, выпускаемые компанией ООО «Балтпрофиль»............ 1.5.3. Технология монтажа тонкостенных холоднокатаных стальных горячеоцинкованных профилей при возведении зданий и сооружений различного назначения.. 1.6. Особенности расчета тонкостенных стержней

1.6.1. Понятие тонкостенных стержней

1.6.2. Неприменимость принципа Сен-Венана

1.6.3. Растяжение тонкостенного стержня

1.6.4. Изгиб тонкостенного стержня

1.6.5. Кручения тонкостенного стержня

1.6.6. Исследование прочности несущих балок

1.6.7. Стесненное кручение тонкостенного стержня открытого профиля

1.6.8. Общий случай нагружения тонкостенного стержня. Бимомент

1.6.9. Нормативные документы по проектированию и расчету тонкостенных профилей 1.6.10. Рекомендации по проектированию конструкций каркаса из холодногнутых стальных оцинкованных профилей

1.7. Автоматизация проектирования зданий и сооружений из легких холодногнутых стальных профилей.

1.8. Выводы по главе. Постановка задачи исследования.

2. Влияние перфорации на прочностные характеристики стержня из тонкостенного профиля 2.1. Модель стержня в общей параметрической модели здания.

2.2. Характеристики профиля

2.2.1. Геометрия профиля

2.2.2. Сопротивления материала профиля

2.2.3. Жесткостные характеристики стержня

2.3. Влияние просечек (термощелей) на геометрические характеристики сечения стержня 2.3.1. Профили без просечек (сплошного сечения)

2.3.2. Профили с просечками (термопрофили)

2.3.3. Сравнение результатов расчета стержня с просечками и без просечек................ 3. Моделирование стержня в программе СКАД для анализа возникающих перемещений... 3.1. Характеристики стержня

3.1.1. Показатели нагрузки, приложенной к стержню.

3.1.2. Способ закрепления торца

3.2. Стержневая модель элемента

3.3. Оболочечная модель элемента

3.4. Расчет типовой конструкции

3.5. Результаты исследования модели-стерженьня.

Заключение

Список использованных источников

Введение На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. В связи с техническим прогрессом, появились новые технологии строительства и спрос на новые виды продукции. В силу того, что природные ресурсы – не возобновляемый источник материалов, ограничены появилась необходимость в большей их экономии, что породило привело к новым видам выпускаемой металлической продукции.

За последние годы в нашей стране существенно изменились архитектурноконструктивные решения и технология строительства зданий, увеличился спрос на выпускаемую металлическую продукцию. Все это обусловило необходимость изучения новой технологии строительства из тонкостенных металлических профилей и освоения новых методик расчета и проектирования конструкций из легких металлических профилей.

1. Обзор литературы, постановка задачи исследования 1.1. История развития металлических конструкций Металлические конструкции прошли достаточно длительный путь развития.

Несущие металлические строительные конструкции применялись уже в XVII в.; однако отдельные металлические детали (связи, затяжки) использовались значительно раньше в каменных конструкциях. Первыми, достаточно достоверными по времени своего сооружения, строительными металлическими конструкциями в нашей стране являются перекрытия над трапезной Троице - Сергиевского монастыря (г. Сергиев - Посад), датируемые 1686-1696 гг.





В XVIII столетии металлические конструкции применялись в России неоднократно как в гражданском строительстве (например, перекрытие крыльца Невьяновской башни на Урале, сооруженное в 1725 г.), так и в церковном (перекрытия куполов в церквах). Однако как в России, так и за рубежом применение металлических конструкций в строительстве было в XVIII столетии весьма ограниченно. Запросы строительства были еще примитивны, дорожная сеть не развита. Широкому распространению металлоконструкций препятствовали к тому же слабое развитие металлургии, недостаток черного металла, а также неразработанность отсутствие способов соединений.

Основным материалом металлических конструкций того времени был чугун. Первый чугунный мост пролетом 30 м был построен в Англии в 1776-1779 гг. Пять лет спустя, в г., в России были построены чугунные мосты в Царском селе. Первый чугунный мост за рубежом на континенте Европа был сооружен в 1796 г. В дальнейшем чугунные мосты получили достаточно широкое распространение как за рубежом, так и у нас. В Петербурге первый чугунный мост был построен в 1807 г.; чугунные мосты были сооружены в Москве (Высокопятницкий мост на месте современного Чугунного моста) и в других местах.

При строительстве промышленных и гражданских сооружений в начале XIX в. также применялся чугун. Исключительным по смелости и правильности оптимальности инженерного решения является грандиозный внутренний конический чугунный куполоболочка Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге, сооруженный в 40-х годах XIX столетия и несущий в своем ключе всю тяжесть верхнего каменного барабана.

В промышленном строительстве чугун нашел широкое применение в каркасах многоэтажных фабричных зданий, на многочисленных фабриках текстильной промышленности, построенных в России в середине и в конце XIX столетия. Широко применялся чугун также в стропильных фермах треугольного очертания, форма которых была заимствована из уже разработанных к тому времени деревянных стропил.

Эффективности таких ферм, в которых сжатые элементы были сделаны из чугуна, а растянутые - из железных тяг с проушинами для болтов, привела к тому, что эта конструктивная форма удовлетворяла запросам гражданского строительства в течение всего XIX столетия.

Наряду с чугуном применялось и сварочное железо. Получение сварочного железа путем пудлингования относится к концу XVIII в., но пудлингование как промышленный процесс развилось только столетием позже.

Промышленная революция конца XVIII и начала XIX столетий, приведшая к расцвету капитализма и промышленного строительства, а также развитие железных дорог стимулировали применение сварочного железа, значительно более удобного для использования в конструкциях, чем чугун. Однако в первое время отсутствие разработанного процесса клепки, а также профильного проката сильно затрудняло распространение железных конструкций.

Полосовой прокат применялся в России еще в начале XVIII столетия, но профильный появился только в начале XIX в., а механическая пробивка отверстий (бойком) впервые была применена в Туле в 1820 г., после чего началось применение заклепочных соединений в железных строительных конструкциях. Одним из первых перекрытий, где применены клепаные железные конструкции, является перекрытие верфи на Галерном Острове в Петербурге, сооруженное в начале 30-х годов XIX столетия.

Широкое применение сварочное железо получило при постройке железнодорожных мостов: в 1853 г. в России инженером С.В. Кербедзем был построен первый большой железный мост через реку Лугу на Петербургско - Варшавской железной дороге, просуществовавший 90 лет до его разрушения во время Великой Отечественной войны; в 1861 г. был построен мост через реку Неман в г. Ковно со сплошными железными клепаными балками, высотой около 7 м; в 1852 г. было начато сооружение железного арочного моста в Москве (бывшего Каменного), по видимому, первого железного арочного моста, прослужившего до 1938 г.

Развитие в России тяжелых стальных (железных) конструкций в мостостроении, приведшее к развитию стальных конструкций в других областях, связано с именами российских инженеров: С.В. Кербедза, Н.А. Белелюбского и Л.Д. Проскурякова. Инженер С.В. Кербедз (1810-1899 гг.), построивший первый в России железный мост через реку Лугу, применил для этого моста сквозные решетчатые фермы; идея применения железных решетчатых ферм принадлежит знаменитому И.П. Кулибину, предложившему в 1813 г.

Проект пересечения реки Невы в Петербурге трехпролетным железным арочным мостом со сквозными фермами пролетом по 80 м. Разрабатывая конструкции Лужского моста, инженер Кербедз впервые правильно оформил сжатый стержень, придав ему жесткий профиль и снабдив соединительными решетками (в соответствии с работой сжатого стержня на продольный изгиб), чем значительно опередил свою эпоху; проектируя Николаевский мост в Петербурге, он довел до совершенства конструкцию чугунного арочного моста.

Профессор Н.А. Белелюбский (1848-1922 гг.) начал свою инженерную деятельность в 1870-х гг. Он значительно улучшил конструкцию мостовых ферм, применив раскосную решетку. По проектам профессора Н.А. Белелюбского осуществлено большое количество мостов, из которых самыми значительными являются Сызранский мост через реку Волгу (1879 г.) и мосты Сибирской железной дороги. Профессор Н.А. Белелюбский усовершенствовал мостовую ферму, придав ей наивыгоднейшее очертание оптимальную конфигурацию с точки зрения расхода материала; кроме того, он усовершенствовал конструкцию узлов ферм, примыкания к фермам проезжей части и другие элементы моста.

Н.А. Белелюбский известен также как создатель российского метрического сортамента прокатных профилей металла. Большую работу он провел в области углубления приемов методик испытаний строительных материалов, в том числе и стали. Организованная им лаборатория испытаний строительных материалов при Институте инженеров путей сообщения в Петербурге разработала методику испытаний материалов, положенную в основу наших норм. Кроме того, профессор Н.Н. Белелюбский известен и как теоретик:

составленный им курс строительной механики был первым российским курсом по этой дисциплине.

Младший современник профессора Н.А. Белелюбского профессор Л.Д. Проскуряков (1858-1926 гг.) развил положения об наивыгоднейшем очертании оптимальной форме сквозной стальной фермы. При проектировании Енисейского моста (1896 г.), непревзойденного по легкости и получившего всеобщее признание на Всемирной Парижской выставке в 1900 г. (где он был удостоен золотой медали), профессор Л.Д. Проскуряков реализовал свои идеи, которые он в дальнейшем применял при проектировании ряда других мостов. Он ввел треугольную решетку ферм. Большую работу провел Л.Д. Проскуряков в области теории сооружений; его курс «Строительная механика» по четкости и ясности изложения долгое время занимал ведущее место.

С середины 1880-х годов в России, ранее чем в других странах, началась по инициативе профессора Белелюбского замена в конструкциях сварочного железа литым;

это мероприятие позволило значительно увеличить надежность сооружений и уменьшить их стоимость.

Гражданские металлические конструкции в течение XIX и начала ХХ столетия развивались весьма медленно; основной их формой была стропильная ферма, сначала чугунно-железная, затем железная (стальная).

Конструкции одноэтажных промышленных цехов того времени характеризуются наличием одних лишь железных покрытий перекрытий, при этом даже в самом конце XIX столетия пролеты их обычно были незначительны - порядка 10-20 м. В самом конце XIX в.

появились электрические мостовые краны; однако вначале они не повлияли на конструктивную форму цехов, поскольку краны ставились устанавливались на специальные внутренние эстакады.

Лишь в начале ХХ в. подкрановые балки стали распологать на металлических колоннах и появилась поперечная рама, что обусловило более резкое отличие конструкций промышленных зданий от конструкций гражданских.

Переход на новые типы перекрытий в конце XIX и начале ХХ века связан с именами Ф.С. Ясинского, В.Г. Шухова и И.П. Прокофьева.

Профессор Ф.С. Ясинский (1856-1899 гг.) известен как исследователь продольного изгиба; кроме того, он известен также как инженер-строитель: в середине 1890-х годов он существенно улучшил конструктивную форму перекрытий промышленных зданий (в то время еще не имевших кранового оборудования). Профессор Ф.С. Ясинский был основоположником большепролетных перекрытий; он первый перешел к трехпролетным цехам, разделенным двумя рядами металлических клонн (по контуру здания сохранялись кирпичные стены). Покрытие компоновалось их двух одноконсольных ферм, по концам которых (в среднем пролете) помещался продольный фонарь. Малый вес и незначительное давление на стены, а также достаточные габариты были несомненными достоинствами такого конструктивного решения.

Профессору Ф.С, Ясинскому принадлежит также применение впервые складчатых конструкций в виде треугольных складок, опирающихся на торцевые фермы. Этой конструкцией профессор Ф.С. Ясинский заменил применявшиеся в то время так называемые шедовые перекрытия, в которых каждая ферма опирается на отдельные опоры и поэтому имеет небольшой пролет.

Особенно многообразна была инженерная деятельность почетного академика В.Г.

Шухова (1853-1939 гг.).

В области покрытий академик В.Г. Шухов развивал идеи пространственных покрытий, намного опередив этим свою эпоху, и положил начало сквозным металлическим оболочкам.

Конструкции, разработанные академиком В.Г. Шуховым, отличаются исключительным разнообразием и оригинальностью. Для покрытий промышленных зданий он применил оболочки двоякой кривизны и тем самым утвердил приоритет России в этой области; он широко применял висячие решетчатые покрытия, расчет и конструкция которых основаны на использовании свойств линейчатых поверхностей; покрытия в виде висячих решетчатых систем позволяют оригинально решать интерьеры. Весьма эффективная конструкция покрытия здания ГУМ в Москве была осуществлена академиком В.Г. Шуховым в виде легких арочных стропил, устойчивость которых обеспечивается веерообразным распложением затяжек. Академик В.Г. Шухов много сделал и для улучшения обычных конструкций промышленных зданий; так, он увеличил шаг колонн и ввел подстропильные фермы. В гражданском строительстве он ввел металлические конструкции в каркас здания; ему же принадлежит арочное перекрытие Брянского (ныне Киевского) вокзала в Москве.

Особенно много дал академик В.Г. Шухов в области резервуаров и других листовых конструкций. Можно сказать, что все конструкции российских резервуаров, их оснований, методика их расчета и их экономика базируются на работах В.Г. Шухова.

Наконец, академиком В.Г. Шуховым были созданы гиперболические решетчатые водонапорные башни, башни для маяков и других высотных сооружений; эти конструкции, крайне легкие и простые в изготовлении, впервые появились в России.

Кроме строительных конструкций, академик В.Г. Шухов успешно работал в области котлостроения, сооружений нефтяной промышленности, судостроения и других областях, где применяются специальные виды металлических конструкций.

Профессор И.П. Прокофьев развил идеи профессора Ф.С. Ясинского в ряде большепролетных покрытий (Муромские и Перовские мастерские Московско-Казанской железной дороги) и провел большую работу по объединению опыта изготовления и монтажа металлических конструкций; его книга «Железные мосты. Обработка, сборка и установка»

(1911 г.) была первым руководством в этой области.

Им спроектированы, оставшиеся неосуществленными, перекрытия путей Казанского вокзала в Москве пролетом 76 м. Исследования профессора И.П, Прокофьева в области испытания строительных материалов и теории сооружений являются ценным вкладом в отечественную науку.

1.2. Элементы, характеристики, применение, и требования к металлическим конструкциям Металлические (стальные) конструкции состоят из отдельных элементов: балок, ферм, колонн, оболочек и пр., т.е. из стержней и пластинок, изготовляемых из наиболее прочного и однородного материала - стали, и соединяемых друг с другом сваркой, болтами, самонарезающими винтами или заклепками в конструктивные комплексы (каркасы и перекрытия зданий и сооружений, башни и мачты, мосты, резервуары), отвечающие назначению сооружения.

1.2.1. Преимущества металлических (стальных) конструкций Стальные конструкции являются наиболее надежными, так как сталь благодаря однородности своей структуры и большому модулю упругости (Е=2 100 000 кг/кв. см) полностью отвечает представлениям об изотропном теле, на которых основываются расчеты.

Поэтому стальные конструкции рассчитываются наиболее точно, что создает полную уверенность в надежности их работы. В связи с этим наиболее ответственные сооружения чаще всего выполняются из стали.

Стальные (металлические) конструкции являются конструкциями наиболее легкими по сравнению с конструкциями из камня, железобетона и дерева, так как высокие механические качества стали позволяют развивать в стальных конструкциях наиболее высокие напряжения. За измеритель показатель значения веса в работе материала обычно принимается отношение удельного веса материала к допускаемому напряжению; несмотря на большой удельный вес стали, этот показатель для стальных конструкций выражается наименьшим числом С=5*10-4 (1/м), в то время как для дерева С=6*10-4 (1/м), а для бетона С=4*10-3 (1/м). Таким образом стальные (металлические) конструкции требуют наименьших размеров для передачи данного одинакового силового воздействия и являются поэтому самыми оптимальными транспортабельными.

Металлические конструкции являются наиболее сборными, так как при изготовлении они расчленяются на отдельные элементы (балки, фермы, колонны и т.п.), которые соединяют на месте постройки при помощи сваркой, болтами, самонарезающими винтами или заклепками сварки, заклепок для болтов. Разработанность Разнообразие и технологичность этих видов соединений дает возможность производить сборку металлических конструкций очень быстро высокими темпами.

1.2.2. Недостатки металлических конструкций.

Стальные конструкции подвергаются коррозии (ржавлению); сталь под влиянием агрессивных факторов атмосферы (влаги, наличия в атмосфере солей и газов) может превратиться в окислы железа, ржавчину, и потерять способность сопротивляться механическим воздействиям.

Вследствие этого металлические конструкции требуют защиты (окраски, цинкового покрытия), специального ухода (очистки) и специально конструктивной формы (отсутствие щелей, впадин, пазух и т.д., в которых могла бы развиваться коррозия); эксплуатация стальных металлоконструкций дороже эксплуатации железобетонных и каменных конструкций.

1.2.3. Применение металлических конструкций.

Металлические конструкции применяются в основном:

в каркасах промышленных зданий, в первую очередь в тяжелых каркасах из силовых горячекатаных профилей зданий черной металлургии, характеризуемых большими нагрузками и достаточно большими пролетами; кроме того, металлоконструкции при достаточной высоте и пролетах каркасов легких цехов вследствие быстроты возведения;

- для строительства быстровозводимых малогабаритных до 4 этажейкоммерческих объектов (складов, СТО, автозаправок, автомоек, торговых повльонов, мотелей и т.п.) в конструкциях перекрытий, опирающихся на стены, колонны или столбы; эти конструкции представляют собой при больших пролетах - сплошные фермы, при меньших - сплошные балки, главные и вспомогательные, образующие балочную клетку для поддержания настила перекрытия;

в каркасах специальных зданий (ангаров, выставочных павильонов и пр.), основой которых является балочное, или арочное или купольное сложное перекрытие (павильон «Космос» на ВВЦ в Москве);

в конструкциях гражданских высотных зданий; эти конструкции состоят из многоярусных колонн, поддерживающих балки междуэтажных перекрытий, и связей между колоннами;

в конструкциях сооружений, служащих для хранения сыпучих тел, жидкостей или газов или для сопротивлению жидкостей и газов препятствием для их перемещения (бункеры, резервуары, газгольдеры, гидротехнические конструкции, домны и сооружения доменного хозяйства и др.); основой этих конструкций является тонкая обшивка из стальных листов; поэтому они называются листовыми конструкциями;

в конструкциях высоких сооружений, башен и мачт (радиомачт, опор электропередач в мостовых и крановых конструкциях; в соответствии с большими пролетами, тяжелой нагрузкой и ответственностью сооружения применение стали существенно уменьшает вес этих конструкций, облегчает возведение и увеличивает надежность их работы эксплуатации.

1.2.4. Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям.

К металлическим конструкциям предъявляются следующие требования:

прочность и надежность конструкции;

долговечность конструкции;

соответствие конструкции назначению и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к сооружению или зданию, и долговечность конструкции;

низкая материалоемкость возможно меньшая затрата материала;

максимальная возможно большая скорость возведения;

минимальная трудоемкость возможно меньшая затрата труда (времени) на изготовления конструкции;

малый вес;

эстетика.

Все Неотъемлемой частью этих требований является соблюдение объединяются в требовании высокого качества. Капитальность сооружения характеризуется долговечностью, прочностью применяемых материалов и их стойкостью против внешних агрессий, а также количеством ремонтов, необходимых для поддержания долговечности;

эксплуатационные качества характеризуются приспособленностью сооружения к выполнению своего назначения. Требования к конструкциям непосредственно связаны с требованиями к сооружениям, элементами которых эти конструкции являются, хотя и имеют свои специфические особенности.

В частности, для стальных конструкций специфичным и особенно важным является требование экономии стали. Существенную роль в этом играет правильное установление коэффициентов запаса, а также расчетных сопротивлений, правильная компоновка схемы сооружения и его деталей, использование менее трудоемких операций (сварки вместо клепки, кислородной резки).

1.3. Современная ситуация на рынке металлопродукции в России, перспективы развития.

1.3.1. Доля России в мировой металлургии:

В современных условиях международного разделения труда, одной из отраслей специализации России является национальная металлургическая промышленность.

Продукция российской металлургии составляет значительную долю в мировом производстве и торговле металлами. В 2001 году в России было произведено 59 млн.т стали или 7% мирового выпуска (4 место в мире). При этом из общего объема производства проката черных металлов экспортировалось 55%, что составляет 26 млн.т или около 10% мировой торговли (1 место в мире). Доля России в мировом производстве шести основных видов цветных металлов (алюминий, никель, медь, цинк, свинец, олово) составляет около 8,5%. На экспорт поставляется около 80% от общего производства основных цветных металлов и 70% редких металлов. Таким образом, отечественная металлургия функционирует в общей системе мировых хозяйственных связей, и ее состояние в значительной степени зависит от тенденций развития мировой металлургии. Основным направлением развития международных экономических отношений на рубеже 20 и 21 веков стала глобализация экономики, которая в полной мере проявилась в металлургической промышленности. Международные хозяйственные связи превратились в инструмент перераспределения ресурсов и повышения эффективности производства в глобальном масштабе. Это привело к развитию следующих тенденций в мировой металлургии:

- усилению роли крупных интегрированных компаний на мировых рынках;

- обострению конкуренции на рынках продукции с высокой добавленной стоимостью и распространению применения национальных защитных мер во внешней торговле;

- активизации работ по снижению затрат производства металлопродукции, при этом наиболее затратные виды производств переносятся в страны, обладающие наиболее дешевыми природными и энергетическими ресурсами, рабочей силой, обеспечивающие минимальные налоговые и транспортные издержки.

Мировые тенденции определяют проблемы отечественной металлургии на внешних рынках. Российские предприятия вытесняются с рынков металлопродукции с высокой добавленной стоимостью с использованием различных тарифных и нетарифных ограничений. В экспорте черной металлургии сырье и полуфабрикаты (руда, лом, кокс, чугун, слитки, заготовки, слябы) составляют более 60%. В экспорте цветной металлургии 80% приходится на основные первичные металлы, и только 10% на продукцию более высоких переделов (прокат и другие металлоизделия). В результате действия этого фактора уровень загрузки мощностей по производству конечной металлопродукции (труб, проката) существенно ниже по сравнению с уровнем для металлопродукции более низких переделов (руда, чугун, заготовка и первичные металлы).

Вместе с тем, на рынках металлопродукции низких переделов российские предприятия испытывают усиливающиеся давление со стороны третьих стран (в первую очередь Китая, Индии, Бразилии и др.). Это вызвано тем, что обладая низкими затратами производства и высококачественной рудной базой, эти страны сумели привлечь значительные иностранные инвестиции для создания современной металлургической промышленности.

Таким образом, сегодня российская металлургическая промышленность функционирует в условиях глобальной конкуренции на мировом рынке. Поэтому важнейшим направлением государственной промышленной политики в отношении металлургии на современном этапе является создание таких общих условий для работы предприятий отрасли, которые бы соответствовали условиям развития металлургии в странах крупнейших участниках мирового рынка металлов. В контексте этой задачи обеспечение конкурентоспособности металлургической промышленности России на мировом рынке предполагает реализацию ряда государственных мер в области налоговой, таможенной и тарифной политики, а также внешней торговли.

Второе важное направление государственной промышленной политики в отношении металлургии связано с осуществлением специальных мер, направленных на стимулирование прогрессивных структурных изменений в металлургической промышленности. В этих целях целесообразно реализовать меры по расширению внутреннего спроса на металлопродукцию, по активизации инновационной деятельности в металлургии, по реструктуризации предприятий и решению социальных проблем.

1.3.2. Перспективы увеличения внутреннего металлопотребления Учитывая ограничения на внешних рынках, перспективы развития российской металлургии в период до 2010 года связаны, в первую очередь, с расширением спроса на ее продукцию на внутреннем рынке. Однако темпы роста внутреннего металлопотребления замедляются. В связи с прогнозируемым замедлением темпов роста экономики в 2002 году темпы роста металлопотребления также снизятся до 4-6% для черных металлов и до 5-8% для цветных металлов. Кроме того, в условиях ухудшения ситуации на мировом рынке существует опасность демпинговых поставок на российский рынок импортной металлопродукции.

В этих современных рыночных условиях целесообразно реализовать комплекс мер по защите отечественных производителей на внутреннем рынке металлов, используя при этом распространенные в международной практике инструменты государственного регулирования. В первую очередь, необходимо расширить практику применения тарифных и нетарифных мер для сокращения объемов необоснованного импорта металлопродукции;

причем большое значение имеет оперативность применения этих мер в соответствии с изменениями рыночной конъюнктуры. Также необходимо обеспечить равный доступ отечественных производителей к получению заказов на поставку металлопродукции при формировании программ модернизации железнодорожного транспорта, электроэнергетики и газовой промышленности.

Учитывая, что в ближайшие 10 лет в проекты на условиях соглашений о разделе продукции по оценкам будет инвестировано до 100 млрд. долларов, чрезвычайно важно завершить формирование нормативно-правовой базы по обеспечению предусмотренной законом доли участия российских металлургических предприятий в подрядных работах при реализации этих проектов.

Важнейшими факторами оживления внутреннего рынка металлов являются настоятельная необходимость обновления основных фондов практически во всех отраслях экономики и рост производства и инвестиций в основных металлопотребляющих отраслях машиностроении, строительстве и ТЭКе. Сегодня Россия значительно отстает от основных промышленно-развитых стран по уровню душевого потребления металлопродукции из черных металлов, который составил в 2001 году 154 кг/чел, в то время как в Японии, США, Европе -350-550 кг/чел. В соответствии с прогнозами макропоказателей и стратегиями развития отдельных отраслей экономики ожидается рост емкости внутреннего рынка металлопродукции из черных металлов до 26,5 млн. т в 2005 году и 32-33 млн. т в 2010 году.

Таким образом, прирост металлопотребления по сравнению с 2001 годом составит соответственно 20 и 45%. Сохранится тенденция прогрессивных изменений в сортаментной структуре потребления готового проката из черных металлов в сторону увеличения доли листового проката, труб, метизов.

1.3.3. Основные направления развития металлургии до 2010 года и ее научно-техническое обеспечение:

Перспективы развития рынков металлопродукции и факторы, влияющие на конкурентоспособность отечественной металлургии, определяют основные направления развития металлургической промышленности в период до 2010 года. Главной целью развития металлургической промышленности России в период до 2010 года является обеспечение требуемых по номенклатуре, качеству и объемам поставок конкурентоспособной продукции на внутренней и внешний рынки. Основной путь реализации главной цели - широкое и ускоренное внедрение инноваций в результате активизации инвестиционной деятельности на всех производственных переделах. Усиление инновационно-инвестиционной деятельности ослабит негативное влияние факторов, ограничивающих развитие предприятий, обеспечит кардинальное обновление производственного потенциала, выпуск традиционных и новых видов продукции при снижении расхода всех видов ресурсов и соблюдении норм по охране окружающей среды.

На базе ускорения темпов внедрения инноваций должна быть улучшена производственная структура металлургического комплекса - в первую очередь, за счет повышения доли конкурентоспособных мощностей (на всех переделах), а также за счет увеличения доли мощностей для выпуска продукции более глубокой степени переработки, доли импортозамещающих и новых производств. Это позволит улучшить структуру товарной продукции металлургической промышленности, повысить ее конкурентоспособность и адекватность требованиям рынков.

Доля производства стали в конвертерах должна к 2010 г. составить 68%, в электропечах - 28%. Мартеновское производство на предприятиях черной металлургии практически ликвидируется, однако оно может сохраниться на неспециализированных предприятиях других отраслей. Доля разливки стали на МНЛЗ должна быть не ниже 78-80%.

Такое изменение структуры производства стали соответствует мировым тенденциям.

В производстве тяжелых цветных металлов необходимо шире внедрять автогенные процессы. Доля меди, произведенной с использованием автогенных процессов, должна быть увеличена до 80-85%, никеля - 65-70%. В производстве алюминия долю металла, полученного в усовершенствованных электролизерах с предварительно обожженными анодами и по технологии «сухой» и «полусухой» анод, необходимо довести до 75-80%, а также расширить мощности литейно-прокатных производств и сортамент выпускаемых изделий. В цветной металлургии следует шире использовать более экологически чистые гидрометаллургические процессы, обеспечивающие, помимо снижения выбросов вредных веществ, вовлечение в производство низкокачественных промпродуктов и повышение комплексности использования сырья.

Рост производительности труда в металлургической промышленности оценивается в 2010 году по сравнению с 2000 годом не менее чем в 1,5 раза. При этом ожидается высвобождение значительного количества трудящихся. По оценке по сравнению с годом в период до 2005 года численность промышленно-производственного персонала в металлургии должна сократиться примерно на 7% (100 тыс. человек), а в период до года - на 25% (350 тыс. чел.. из них 200 тыс. в черной и 150 тыс. в цветной). Это соответствует мировым тенденциям - за последние 20 лет количество занятых в металлургии развитых стран сократилось на 75%. Учитывая градообразующий характер большинства предприятий металлургической промышленности, проблема трудоустройства работников становится чрезвычайно острой и трудноразрешимой. В решении этой проблемы необходимо активное участие государства. Прогрессивные сдвиги в производственно-технологической структуре производства металлопродукции предполагают сдвиги в организационной сфере - дальнейшие институциональные преобразования.

Основное направление - создание мощных вертикально-интегрированных и диверсифицированных структур, способных успешно конкурировать на внутреннем и внешнем рынках металлопродукции. Целесообразна организация ограниченного количества интегрированных промышленно-финансовых компаний, управляющих деятельностью собственных и сопряженных предприятий и организаций на основе владения значительными долями пакета акций, договоров коммерческого партнерства и кредитных договоров. В настоящее время в большинстве подотраслей металлургии интегрированные компании уже занимают доминирующее положение, наиболее характерно это проявилось в отношении алюминия и стали. Все показанные на слайде компании - Русский Алюминий, СУАЛ, Магнитогорский и Новолипецкий металлургические комбинаты, Северсталь, Евроазхолдинг -ведут активную политику по интеграции предприятий от добычи руды и угля до производства металлопроката и конечных металлоизделий, и даже до потребляющих металл машиностроительных предприятий. Основной мерой в области институциональных преобразований является совершенствование нормативно-правового регулирования создания и функционирования холдинговых компаний и других видов интегрированных структур.

При этом должны сохраниться и узкоспециализированные предприятия, в частности, выпускающие высокотехнологичную продукцию для спеццелей спецзаказов. Следует расширять практику создания мини-производств на базе модульных технологий для удовлетворения регионального спроса на металлопродукцию, а также специальных «Сервис-центров», обеспечивающих поставку потребителям мелких партий продукции с высоким уровнем финишной обработки.

тонкостенных конструкций 1.4.1. Развитие технологии строительства из холодногнутых тонкостенных стальных профилей в России.

В 1980 г. в системе Минмонтажспецстроя СССР был создан Главк «Главспецлегконструкция». В задачу Главка входило проектирование, изготовление и монтаж легких строительных конструкций, включающих в себя и конструкции из холодногнутых профилей. В это время строительная отрасль государства принадлежала к числу приоритетных, находилась на подъеме и развивалась высокими темпами. Достаточно сказать, что объемы строительно-монтажных работ ежегодно возрастали на 30-40%. Для примера: в конце 80 гг. доля легких элементов в конструктивном исполнении выпускаемых строительных конструкций в среднем составляла:

После распада СССР фактически распался и «Минмонтажспецстрой». Главк практически потерял контроль над заводами, проектным институтом и тем более - над монтажными организациями. Ведущие предприятия отрасли, производившие холодногнутые профили, еще какое-то время продолжали функционировать. Однако, начиная с 1994- гг. с ускорением в стране темпов рыночных преобразований и появлением новых категорий собственников они окончательно ушли в глубокую тень, и в настоящее время практически не влияют на формирование и развитие рынка стальных гнутых профилей. Но наиболее пагубным явилось то, что наряду с падением производственного потенциала отрасли и потерей контроля над ее материальными и финансовыми потоками была утрачена координация в научно-технической и проектно-конструкторской сфере, деградировала система подготовки и переподготовки научных и производственных кадров, обобщения передового опыта. В отрасли нарушилась преемственность. Безнадежно устарела система нормативно-технических документов (ГОСТы, СНиПы и т.д.). Пересмотр устаревших и негармонизированных с мировыми государственных стандартов по стальным конструкциям не финансируется. Остается открытым вопрос сертификации систем качества предприятий в соответствии с международными стандартами, принимающий особую актуальность в условиях либерализации внешнеэкономической деятельности России. Вновь образовавшиеся предприятия выпускают продукцию, востребуемую рынком, хорошего качества, но по Техническим Условиям, не всегда зарегистрированным установленным порядком в Госстандарте. Отсутствует отлаженная система пропаганды производства и применения легких металлических конструкций. Головное строительное ведомство страны Госстрой чрезвычайно слабо влияет на эти процессы. По сути дела, в сфере производства и применения холоднокатаных стальных профилей установилось безвластие.

Вместе с тем, неоспоримы и позитивные тенденции. Благоприятная в целом конъюнктура рынка способствует улучшению финансового состояния предприятий. Многие российские заводы по производству холоднокатаных профилей получили серьёзные заказы.

Значительные возможности по сбыту продукции и оборудования прогнозируются в связи с возрастанием строительной активности в стране. Ряд заводов имеют неплохие перспективы выхода на внешний рынок. Совокупный финансовый, производственный и интеллектуальный потенциал российских предприятий, занятых производством стальных гнутых профилей, весьма значителен.

Для координации усилий в области производства холодногнутых профилей из листовой стали, повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции 7 июня года более 60 предприятий и организаций России, занятых в этой сфере, провели совместную организационно-практическую конференцию. На конференцию были приглашены представители Белоруссии и Украины. По результатам конференции группой ведущих предприятий отрасли было принято принципиальное решение об учреждении некоммерческой организации - Национальной Ассоциации Производителей Стальных Гнутых Профилей (НАПСГП). В дальнейшем исходя из новых целей и задач, включая реализацию национальной программы «Доступное и комфортное жилье» Ассоциация была переименована во Всероссийскую Ассоциацию Металлостроителей (ВАМ). На данный момент действительными членами этой организации являются 16 предприятий, расположенных на территории России.

1.4.2. Применение стальных тонкостенных профилей.

МАЛОЭТАЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Национальный проект «Доступное и комфортное жилье» еще на старте споткнулся о непреодолимый экономический барьер.

Жилищное строительство ведется почти исключительно в больших городах, а там в последние годы раскручивается пружина роста цен. Остановить этот рост административным методом невозможно. Поэтому в мае на совещании у Президента РФ было объявлено о корректировке проекта. Первый вице-премьер Медведев предложил начать коттеджное строительство в пилотных регионах, в которых власти готовы упростить передачу сельхозземель под застройку. Такими регионами стали Ленинградская, Костромская и Калужская области.

Мировая история знает немало случаев решения жилищного вопроса с помощью массового дешевого строительства.

При освоении Дикого Запада американцы первым делом завозили на место лесопилку, которая выдавала материалы для легких каркасных домиков. Канадское правительство в 1946 г. приняло специальную программу развития панельно-каркасного коттеджного строительства, в которую входило и национальное ипотечное бюро и сеть фабрик стройматериалов. Но самым блестящим опытом считается расселение правительством Финляндии 400 тыс. переселенцев из районов, отошедших к СССР после 2 мировой войны.

Для них были разработаны проект каркасно-засыпного «дома фронтовика» и специальная кредитная программа.

При укрупненном расчете технико-экономических показателей строительства быстровозводимых коттеджей по технологии ЛСТК (за основу был взят 2-х этажный жилой дом мансардного типа «эконом-класса» общей площадью 127 м2 с применением термопрофилей и легких балок ) были получены следующие показатели:

- стоимость материалов составила 47 947$, а работ 16 507$, таким образом стоимость кв. м. составила 508$.

При серийном строительстве снижение общей стоимости может составить до 20%.

Несомненно технология каркасного строительства малоэтажных быстровозводимых зданий и сооружений с применением легких стальных тонкостенных конструкций позволит самым оптимальным способом реализовать национальный проект «Доступное и комфортное жилье».

Кроме того имеет очень большие перспективы внедрение на потребительском рынке услуги «Построй сам», когда покупателю с ограниченными финансовыми возможностями будет предлагаться поставка комплектов конструкций заводской готовности типовых домов различной площади для их постройки собственными силами под наблюдением при необходимости квалифицированного консультанта. Такой метод строительства применяется в странах с очень высоким жизненным уровнем, в частности в Германии, и наверняка будет востребован в нашей стране. Тем более что простота и технологичность строительства домов с применением ЛСТК по сути являющейся аналогом детского конструктора ЛЕГО доступна любому человеку с рабочими руками.

МАНСАРДЫ

В последние годы в связи с проблемой реконструкции домов, в том числе и в историческом центре Петербурга, стало активно развиваться строительство мансардных этажей.

Легкие конструкции благодаря своим конструктивным особенностям способны решить главную проблему реконструкции старых зданий —снижению нагрузок, разрушающих стены.

Благодаря легкости элементов можно отказаться от тяжелой крановой техники, вести монтаж вручную, не выселяя жильцов и не причиняя им никаких неудобств при реконструкции. Возведение мансард позволяет не просто продлить срок службы существующих зданий, преобразить их внешний облик, но и создать новые жилые и офисные площади в престижных районах, где получение площадок под новое строительство Газета «Деловой Петербург» приводит следующие цифры КУГИ СПб о потенциале этого - 26 тыс. чердачных помещений в Петербурге может быть реконструировано под мансарды;

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ В СБОРНО-МОНОЛИТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В сборно-монолитном и каркасном строительстве, объемы которого постоянно растут, в качестве эффективных и экономичных ограждающих конструкций можно использовать так называемые термопанели.

Данная технология активно развивается в странах Скандинавии и Прибалтики.

В нашей стране, к сожалению, отсутствует широкий опыт применения термопанелей в качестве ограждающих конструкций при многоэтажном каркасном строительстве, хотя первые пилотные проекты с применением данной технологии реализованы в жилищном строительстве в Нижнем Новгороде, а также в Санкт-Петербурге при сооружении центра «Крайслер» на Исполкомской улице.

Основные показатели позволяют объективно оценить достоинства применения термопанелей по сравнению с традиционными методами строительствами В зависимости от функциональной принадлежности объекта стоимость 1 кв. м стены колеблется от 1200 до 2200 руб. Благодаря лёгкости конструкции появляется возможность отказаться от сложных фундаментов в пользу более простых. Это уменьшает расход бетона на 50-80%, трудозатраты на 40-70%, а, следовательно и стоимость фундаментов в 2-4 раза.

Легкость термопанели Масса 1 м 2 стены составляет 40-53 кг при толщине 154-204 мм., а с облицовкой отделочными материалами от 57 до 200 кг в зависимости от их типа, аналогичный показатель для стен и облицовок из традиционных материалов от 300 до 1055 кг. Этот фактор позволяет существенно сократить затраты на транспортировку и грузоподъемные операции.

Экономия пространства Уменьшенная толщина термопанели по сравнению с традиционными стеновыми материалами позволяет создавать до 7% дополнительной площади помещений здания.

Применение термопанелей является достойной альтернативной панельному домостроению без значительных инвестиций.

КОММЕРЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Вот только несколько основных сфер применения.

Как сообщил губернатор Ленобласти Валерий Сердюков, в общей сложности на торги будет выставлено четыре-пять участков площадью по 200-250 га каждый. Для областных земель, прилегающих к Кольцевой автодороге, составлены регламенты застройки. Здесь должны быть возведены не только сервисные автоцентры, но и жилье, гостиницы, объекты торговли и сферы услуг.

СКЛАДСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

Складская недвижимость в Санкт-Петербурге настоящее время является одним из наиболее привлекательных сегментов для капиталовложений. Рентабельность складского бизнеса, по словам операторов, составляет 30-40%, срок окупаемости инвестиций -- 5-6 лет.

До конца 2006 года в Петербурге построят 500 тысяч м2 новых складов.

Наиболее востребованные на рынке аренды складской недвижимости - помещения площадью 1-1,5 тыс. м2. Основным арендатором таких площадей является средний и крупный бизнес. Достаточно весомую долю в спросе имеют складские помещения Выдвигаются и технические требования к складам: здание должно быть прямоугольным, на каждые 500 м2 - одни ворота, высота потолков - не ниже 7 м, полы - с антипылевым покрытием, а также должна иметься система принудительной вентиляции и пожаротушения.

Наиболее перспективным районом для строительства логистических комплексов участники рынка считают Шушары. Кроме того, современные складские комплексы будут появляться

АВТОЗАПРАВОЧНЫЕ СТАНЦИИ И АВТОМОЙКИ

По сообщению председателя комитета по строительству Романа Филимонова в этом Только компания "ТНК-ВР" планирует за три-четыре года создать в Петербурге и области сеть из 60 АЗС. Современные станции отличаются набором дополнительных услуг:

мини-автосервисы, автоматические мойки, супермаркеты, кафе и т.д. Принципы модульных конструкций позволят выполнить любые требования Заказчика.

В городе существует острая проблема – недостаток автомобильных моек при постоянно растущем парке автомобилей. Их дефицит, по данным Комитета по благоустройству и дорожному хозяйству и Комитета по строительству, составляет не менее 300 единиц.

СКОРОСТНАЯ ТРАССА МОСКВА-САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Существующая и планируемая федеральные трассы испытывают острую потребность в широкой сети закусочных и мотелей, торговых павильонов.

Долговечность и прочность конструкций, эффективность инвестиций, высокие темпы строительства, отличные технические и эксплуатационные характеристики, широкие архитектурные возможности делают очень выгодным применение технологии ЛСТК в коммерческом строительстве.

КРОВЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Проблема протекающих крыш в жилых домах должна быть закрыта к 2007 году такое поручение дала жилищным службам губернатор Валентина Матвиенко, сообщило СПб-ТАСС 23 мая.

Губернатор отметила, что давняя петербургская проблема - сырые подвалы и протекающие крыши - создает не только неудобства для жителей домов и наносит ущерб их имуществу, но и препятствует нормальному теплоснабжению домов.

Губернатор дала указание в кратчайшие сроки определить, сколько необходимо средств на ремонт кровель, составить соответствующую программу и начать ее реализацию уже в этом году.

Стоимостные, весовые и ресурсные показатели устройства кровли с использованием легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) превосходят остальные строительные системы. Кроме того все работы проводятся без использования подъемной техники, сварочного и газорезательного оборудования (что особенно важно на зданиях старого фонда из-за их повышенной огнеопасности). Таким образом можно сделать вывод о том, что достойной альтернативы применению кровельных систем с ЛСТК нет.

Металлические конструкции из легких металлических профилей применяются в:

в каркасах промышленных зданий в конструкциях перекрытий, опирающихся на стены, колонны или столбы;

в каркасах специальных зданий (ангаров, выставочных павильонов и пр.), основой которых является балочное или арочное или купольное сложное перекрытие в конструкциях гражданских высотных зданий;

в конструкциях сооружений, служащих для хранения сыпучих тел, жидкостей или газов или для сопротивлению жидкостей и газов (бункеры, резервуары, газгольдеры, гидротехнические конструкции, домны и сооружения доменного хозяйства и др.);

в конструкциях высоких сооружений, башен и мачт в мостовых и крановых конструкциях;

1.4.3. Каркасные здания из легких металлических конструкций Каркасные здания из легких металлических конструкций – конструктивное решение, обеспечивающее быстрое строительство промышленных, торговых и складских объектов. По выводам инвесторов, построить такое здание в конечном итоге выгоднее, чем арендовать и реконструировать старое. Сроки возведения здания из металлического каркаса в 2-3 раза меньше, чем аналогичного железобетонного.

Стоимость быстромонтируемого здания обходится в среднем на 10-15% дешевле, что объясняется экономией рабочей силы и техники (для монтажа достаточно автокрана), а также более простой конструкцией фундаментов, как правило столбчатых.

Каркас возводится из профилей, которые соединяются между собой при помощи болтов. Стеновое заполнение - утепленный минеральной ватой профилированный настил, сэндвич-панели или стеклопакеты, кровля – профилированный настил или металлочерепица.

Основным элементом технологии является холоднокатаный термопрофиль из тонкого оцинкованного листа, который может быть использован как для сборки цельного каркаса здания так и для монтажа отдельных элементов реконструируемых или вновь строящихся объектов: наружных и внутренних стен, перегородок, междуэтажных перекрытий, стропильных конструкций мансард, крыш и многого другого.

Крепление конструктивных элементов между собой производится без применения сварки, при помощи самонарезающих шурупов винтов из высокопрочной стали.

Специальная форма профиля гарантирует высокие прочностные характеристики, а перфорация - хорошую вентиляцию, позволяющую эффективно удалять конденсат из-под кровли или фасада.

1.4.4. Достоинства каркасов из легких металлических конструкций легких стальных тонкостенных конструкций Модульность каркаса, полная заводская готовность конструкций, легкость и скорость монтажа, возможность демонтажа, отсутствие сварки и «мокрых» процессов позволяет вести работы круглый год. Будучи «сухим» способом строительства, монтаж легких стальных тонкостенных конструкций может осуществляться всесезонно. Это особенно важно для инвестора и при строительстве экономичного жилья, когда возврат вложенных средств является определяющим фактором.

Сокращение сроков строительства и, как следствие, его стоимости, зависит еще и от степени оптимизации строительного процесса, в котором с применением легких стальных тонкостенных конструкций для серийного строительства (например коттеджный поселок с типовой застройкой или таунхаузы) возможно применять укрупненную сборку предварительно изготовленных в заводских условиях элементов здания. В данном случае схема: позволяет минимизировать сроки строительства и оптимизировать многие строительные процессы.

1.4.4.2. Широкая область применения Каркасная технология обеспечивает индивидуальный подход, оптимальное использование пространства, разнообразие вариантов решений и типов панелей ограждающих конструкций в сочетании с любыми традиционными материалами.

Каркасы из Легкие металлические конструкции могут применяться:

Как комплексная строительная система для возведения малоэтажных зданий до 4 эт.

Это подходит для массовой типовой и индивидуальной коттеджной застройки, строительства таунхаузов, а также малоэтажных зданий жилого и общественного назначения до 9 этажей.

Как комплексная строительная система для создания быстросборных модульных домов в рамках специальных программ, например создания резервного фонда на Для организации наружных теплых ограждающих в многоэтажных зданиях с тяжелым стальным каркасом или монолитным железобетонным фахверком. Это является более экономичной альтернативой кирпичу, газобетонным блокам и традиционному панельному домостроению.

При реконструкции зданий (в том числе и ослабленных) в устройстве внутренних и наружных несущих и ненесущих стен, межэтажных перекрытий, кровельных систем, устройстве эксплуатируемых чердачных пространств.

При обновлении и утеплении кровельных покрытий и фасадов. Способность конструкций перекрывать пролеты до 18 м без промежуточных опор по кровле и до м по межэтажным перекрытиям, возможность размещать коммуникации внутри каркасных стен и перекрытий позволяют архитекторам максимально использовать внутреннее пространство, создавать оригинальные планировки.

Конструкции стен и кровель «всеядны» по отношению к типу фасадной отделки и кровельному покрытию. Для легких металлических конструкций существуют решения для отделки стен кирпичом, вагонкой, сайдингом, блок-хаусом, профилированным листом, варианты с утепленным оштукатуренным фасадом, а также множество вариантов вентилируемых фасадов с применением стекла, камня и т.д.

Конструкции имеют малый удельный вес. Вес 1 кв.м несущего стального каркаса здания находится в пределах 20-25 кг, а вес 1 кв.м готового здания в среднем составляет 150 кг. Это преимущество позволяет снизить затраты на фундаменты, расширить возможности строительства на «плохих» грунтах, применять легких стальных тонкостенных конструкций при реконструкции зданий (в том числе и сильно ослабленных), осуществлять строительство в условиях тесной городской застройки без применения тяжелой грузоподъемной техники.

Низкие показатели по удельному весу обеспечиваются эффективными конструктивными решениями в сочетании с применением низколегированной конструкционной стали при изготовлении профилей.

1.4.4.4. Высокие теплосберегающие показатели Применение эффективного утеплителя в каркасах из термопрофиля позволяет получать значения коэффициента сопротивления теплопередачи до 5.9 без учета возможных вариантов утепления по фасаду. Это свойство позволяет значительно снизить издержки при эксплуатации зданий и уменьшить нагрузки на городские сети. Высокие теплосберегающие показатели позволяют применять легкие стальные тонкостенные конструкций для экономичного строительства даже в условиях крайнего севера.

В составе конструкций зданий, построенных с применением легких стальных тонкостенных конструкций в качестве обшивки обычно применяются гипсокартонные и гипсоволокнистые листы, а в качестве утеплителя - каменная вата или эковата, - материалы, являющиеся экологически чистыми, имеющими 100%-ю повторную переработку.

Производство, транспортировка, монтаж и эксплуатация требуют гораздо меньших энергетических затрат, чем традиционные материалы.

При производстве и строительстве минимальное количество материалов идет в неперерабатываемые отходы, а строительная площадка остается чистой во время всего процесса строительства, что благотворно влияет на рабочую обстановку на площадке и в целом окружающую среду. Правильно спроектированные и построенные с применением легких стальных тонкостенных конструкций здания не имеют синдрома «больного здания», связанного с излишней влагой, а внутреннее пространство зданий является безопасной, эргономической и экологической комфортной средой за счет хорошей шумоизоляции и влаго-воздухонепроницаемости. Не стоит забывать при этом, что во многом комфорт такого типа зданий обеспечивается за счет правильно выполненной эффективной системы вентиляции.

1.4.4.5. Стойкость к сейсмическим и прочим динамическим нагрузкам.

Здания, имеющие в качестве несущей системы легких стальных тонкостенных конструкций способны выдерживать сейсмические нагрузки до 9 баллов по шкале Рихтера.

Это объясняется эластичностью стального каркаса здания, в котором для достижения этих свойств применяются еще дополнительные связи.

1.4.4.6. ПожароОгнестойкость.

ПожароОгнестойкость конструкций обеспечивается плитным материалом обшивки, количество слоев которой может быть подобрано оптимальным образом под конкретные противопожарные требования.

1.4.4.7. Низкая эксплуатационная стоимость.

Здания, построенные с применением легких стальных тонкостенных конструкций имеют стабильные размеры, хорошо защищены от влияния биологических и температурно влажностных процессов, долговечны, энерго - экономичны 1.4.4.8. Точное изготовление материалов по проектной спецификации.

Применение современных CAD систем и машиностроительных методов проектирования позволяет на сегодняшний день генерировать ведомость материалов автоматически в электронном виде.

Получая в этом виде спецификацию, производит профили с точностью до 1 мм в продольном направлении и сотых долей мм по сечению, что позволяет обеспечивать машиностроительную точность при возведении здания. Также снизить затраты и сократить сроки строительства за счет более простого позиционирования отдельных элементов и в ряде случаев отсутствия необходимости выверки размеров.

1.4.5. Преимущества использования металлокаркаса из легких оцинкованных профилей в качестве несущих конструкций здания Сниженная металлоемкость компенсирует разницу в ценах между черной и оцинкованной сталью.

Возможность изготовления профилей в размер позволяет работать практически без Цинковое покрытие защищает профиль от коррозии, позволяя не окрашивать металлокаркасы после монтажа.

Снижение веса конструкции позволяет сэкономить на фундаменте.

Строительство можно вести без применения крановой техники.

В случае реконструкции зданий достаточно часто можно применять исключительно легкие профили (фундамент не выдержит дополнительной нагрузки).

Отсутствует гниение, плесень и пр.

Форма профиля оптимизирована по прочностным характеристикам, что позволяет включить в работу все сечения профиля.

Профиль легко обрабатывается современным ручным электроинструментом, соединяется саморезами, заклепками, при необходимости сваркой в среде защитного Исключены мокрые процессы строительства, что позволяет вести строительные работы круглогодично.

Исполнение профиля с гофрированной боковой стенкой значительно увеличивает сопротивление изгибу, что позволяет строить в сейсмоопасных зонах и зонах с высокой ветровой нагрузкой.

Сечение профиля позволяет очень легко создавать пожаростойкие, шумо- и теплоизоляционные стеновые и кровельные панели.

1.5. Производство легких металлических конструкций в СанктПетербурге.

Среди имеющейся нормативной литературы нет отдельных указаний для проектирования конструкций, зданий и сооружений из легких тонкостенных холодногнутых стальных профилей, о чем было так же упомянуто выше.

В связи с этим, учитывая рост производства металлоизделий и спроса на быстровозводимые здания из легких металлических холодногнутых стальных профилей, необходимо развивать теоретическую базу проектирования и практический опыт.

На данный момент в Санкт-Петербурге существует порядка 4 предприятий, имеющих свои линии по производству холодногнутых профилей. Однако спецификой легких металлических конструкций является то, что стандартного сортамента на их производство не существует и каждая компания выпускает свои виды профилей.

Одной Ведущей из действующих компаний по производству легких металлических конструкций в г. Санкт-Петербург является ООО «Балтпрофиль». Компания производит профили с 2003 г. ООО «БалтПрофиль» освоила массовое производство профилей из оцинкованной стали толщиной от 0,6 до 2,0 мм. Профили изготовляют методом непрерывной прокатки на профилегибочных станах. Для снижения теплопроводности гнутых профилей на их стенках в процессе прокатки выполняется перфорация в виде продольных просечек. Перфорированные профили (или так называемые «термопрофили») обладают пониженной теплопроводностью, сопоставимой с деревянными элементами такой же площади сечения благодаря увеличению пути прохождения теплового потока между полками профиля.

За время своей работы ООО «Балтпрофиль» зарекомендовало себя как надежная, стабильно развивающаяся компания, активно продвигающая технологию ЛСТК на строительном рынке, обеспечивающая научно-техническую и конструкторскую поддержку, стремящаяся осваивать смежные и совместимые с легких стальных тонкостенных конструкций современные строительные технологии.

1.5.1. Расчетные сопротивления материала профиля Профили изготавливаются из следующих материалов:

сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий по ГОСТ 14918, групп ХП и ПК, высшего или первого класса по толщине цинкового покрытия, нормальной разнотолщинности НР, нормальной точности прокатки по толщине БТ, нормальной плоскостности ПН с обрезной кромкой 0;

горячеоцинкованная сталь марки 08гс по ТУ 14-1-1492 с гарантированным пределом текучести не менее 230 МПа;

импортные и отечественные рулонные оцинкованные стали, отвечающие требованиям ГОСТ 14918 к сталям ХП и ПК. По согласованию с заказчиком допускается для ненесущих элементов профили изготовлять из стали группы ОН по Толщина сталей без учета толщины защитного покрытия принимается от 0,6 до 2,0 мм в зависимости от типа профиля. Возможно применение рулонной оцинкованной стали с полимерным покрытием по ГОСТ Р 52146-2003. При определении массы профилей масса цинкового покрытия, нанесенного с двух сторон, не менее 414 г. на м2 заготовки.

Относительное удлинение стали – не менее 16%.

1.5.2. Типоразмеры профилей, выпускаемые компанией ООО «Балтпрофиль»

Рисунок 1.2 Иллюстрация профиля типа ТН и ТС Рисунок 1.3 Иллюстрация профиля типа ПН и ПС 1.5.3. Технология монтажа тонкостенных холоднокатаных стальных горячеоцинкованных профилей при возведении зданий и сооружений различного назначения.

Монтаж панелей, ферм производится на территории завода-изготовителя. На месте здание собирается уже из готовых строительных элементов.

Производство термопанелей может осуществляться тремя методами:

- непосредственно на объекте;

- «полевое» производство на месте строительства;

- заводское производство.

Выбор способа производства зависит от:

• количества строящихся зданий • места строительства • особенностей строительства • капиталовложений.

Остановимся на каждом из методов.

Производство на месте Преимущества:

• не требует затрат на производственные мощности;

• строительные рабочие привыкают к методу работы;

• существует возможность воплощения более поздних решений и изменений;

• используется собственная рабочая сила компании.

Недостатки:

• увеличивается продолжительность строительства;

• необходимость наличия складских помещений материалов на стройплощадке • материалы и части зданий подвергаются погодным воздействиям.

«Полевая фабрика»

Термопанели, перекрытия и кровельная система производятся во временных помещениях (временные навесы или цеха из ЛМК) для данного строительного проекта или в отдельной зоне на строительной площадке.

Преимущества:

• узлы производятся в условиях более строгого контроля;

• возможность использования промышленных способов соединения (напр. заклепки) • высокая производительность труда по сравнению со способом «на месте»;

• возможность избежать затрат на производственные мощности и оборудование;

• отсутствие транспортных расходов;

• хорошие рабочие условия;

• чистая рабочая зона;

• возможность увязки с ходом работ на месте.

Недостатки:

• необходим подъемный кран;

• возможность повреждения материалов при работе;

Заводское производство Преимущества:

• высокая степень точности и высокое качество;

• высокая производительность и малое время сборки;

• малое количество отходов;

• отсутствие необходимости в складских площадях на строительных площадках.

Недостатки:

• затраты на транспортировку;

•возможность повреждений при погрузке-выгрузке и транспортировке;

• необходимость качественной проектно-конструкторской документации на ранней стадии строительства • крупные инвестиции в цеха и оборудование.

Сборка панелей производится на болтах самонарезающихся винтах, некоторые соединения выполняются с использованием дополнительных соединительных элементов – уголковых профилей и др. Примеры креплений стержней в конструкциях показаны на рис.

1.22 – 1.26.

Рисунок 1.6 Крепление стержня на болтах и соединительном уголке.

Рисунок 1.7 Крепление стержней между собой на соединительном элементе и болтах 1.6. Особенности расчета тонкостенных стержней 1.6.1. Понятие тонкостенных стержней Тонкостенные стержни входят в состав самых разнообразных инженерных сооружений, относящихся к различным областям техники. В некоторых случаях такая расчетная модель описывает сооружение в целом (например многоэтажное здание с несущими стенами или пролетное строение моста), в других случаях. важные несущие компоненты силового каркаса.

В строительной механике стержнем называется тело, у которого максимальный габаритный размер поперечного сечения bmax намного меньше его длины l.

В массивных стержнях наименьший размер поперечного сечения tmin имеет одинаковый с bmax порядок величины (рис.1.2).

В тонкостенном стержне tmin bmax и, разумеется, tmin L, где L - длина контурной линии поперечного сечения тонкостенного стержня. (рис.1.3). Обычно стержень считают тонкостенным, если выполняются неравенства: t / b 0,1; b / l 0,1.

Основные положения теории тонкостенных стержней были даны С.П. Тимошенко.

Далее теория расчета стержней подобного вида для случаев открытого и замкнутого профилей развита в работах В.З.Власова, А.А.Уманского, Е.А. Бейлина. Так же вопросами тонкостенных стержней в Санкт-Петербурге занимались д.т.н., профессор В.И. Сливкер и доцент кафедры сопротивления материалов СПбГПУ В.А.Шерстнев, большой вклад в изучение вопроса внес д.т.н., профессор А.В. Перельмутер.

Тонкостенный стержень как расчетная схема сохраняет в себе основные свойства обыкновенного бруса, формулы, связанные с изгибом, растяжением и кручением бруса остаются в основном справедливыми и для тонкостенных стержней. Вместе с тем, несмотря на указанное сходство с брусом, тонкостенный стержень в силу геометрических соотношений обнаруживает свойства, существенно отличающиеся от стержней сплошного сечения.

1.6.2. Неприменимость принципа Сен-Венана Особенностью тонкостенных стержней является неприменимость к ним принципа СенВенана. Принцип Сен-Венана формулируется следующим образом: если совокупность некоторых сил, приложенных к небольшой части поверхности тела, заменить статически эквивалентной системой других сил, то такая замена не вызовет существенных изменений в условиях нагружения частей тела, достаточно удаленных от мест приложения исходной системы сил.

Принятие этого принципа означает условие рассматривать только те части тела, которые достаточно удалены от места приложения нагрузки. На рис. 1.4 представлена иллюстрация принципа Сен-Венана на простейшем примере. Из рисунка видно, что замена распределенной нагрузки статически эквивалентной сосредоточенной силой не окажет существенного влияния на условия нагружения части бруса, удаленной на расстояние не менее (3...5) t от правой границы действия распределенной нагрузки, где t - наибольший размер поперечного сечения бруса.

1.6.3. Растяжение тонкостенного стержня На рис.1.5 показано растяжение тонкостенного и сплошного стержня силой Р, передаваемой через жесткую скобу. Штриховкой отмечена зона неравномерного распределения напряжений по сечению растянутого стержня. Для стержня сплошного сечения эта зона охватывает только малую часть ее длины. Для тонкостенного же стержня в подобных случаях размеры этой зоны неизмеримо больше. Практически может получиться так, что напряжения будут распределены неравномерно во всех сечениях стержня. Говоря иными словами, в тонкостенном стержне глубина проникновения краевых особенностей вдоль оси существенно больше, чем в сплошном стержне.

Рисунок 1.14 Растяжение тонкостенного стержня (слева) и сплошного стержня (справа) Сказанному можно дать простое физическое толкование. Каждая полка двутаврового сечения нагружена внецентренно приложенной силой Р/2. Если бы стенка профиля отсутствовала, полки изгибались бы независимо и действие каждого момента на полку распространялось на всю ее длину. Вопрос заключается в том, сколь жесткой является связь между полками. Для сплошного сечения эта связь очень жесткая и неравномерность распределения напряжений в поперечном сечении ограничена узкой областью. Для тонкого сечения жесткость связи мала и указанная неравномерность проникает неизмеримо дальше. Чем меньше толщина стенки, тем заметнее указанный эффект.

По рис.1.6 видно, что при заданной системе сил сечение тонкостенного стержня не остается плоским, происходит депланация сечения - нарушения плоскостности поперечных сечений. Одновременно сечение поворачивается относительно оси стержня. Таким образом, при растяжении тонкостенного стержня могут возникать перемещения, свойственные кручению.

Депланация в большей мере характерна для тонкостенных стержней открытого профиля и в меньшей для тонкостенных стержней замкнутого профиля.

Депланация возникает так же при кручении тонкостенного стержня. Если депланацию ограничить, например, защемив стержень по торцам, в поперечных сечениях возникнут заметные нормальные напряжения, они создадут противодействующий момент и жесткость стержня на кручение значительно возрастет. Для сплошных сечений этот эффект проявляется в значительно меньшей степени и поэтому не учитывается.

1.6.4. Изгиб тонкостенного стержня При поперечном изгибе в сечениях тонкостенного стержня возникают касательные напряжения, имеющие заметную величину. Эти напряжения при расчете стержня на прочность необходимо принимать во внимание. Вообще говоря, сравнительная оценка нормальных и касательных напряжений при переходе от сплошного сечения к тонкому профилю значительно меняется, поэтому это требует дополнительного изучения.

В связи с этим дополняют известные геометрические характеристики сечений (F, Sx, Sy, Jx, Jy, Jxy). Вводится ряд новых характеристик, определяющих работу тонкостенного стержня, связанных с геометрией сечения. Эти характеристики используются только для тонкостенных стержней и определяются на основе понятия секториальной площади.

Секториальная площадь представляет из себя удвоенную площадь, ометаемую радиус-вектором РА при движении точки А по контур от начала отсчета О до некоторого значения дуги s. Если радиус-вектор вращается по часовой стрелке, приращение площади ds имеет знак плюс, против часовой стрелки – минус. Секториальная площадь является функцией дуги s и зависит от начала отсчета s и положения полюса Р, см рис. 1.7.

w – секториальная площадь r – радиус-вектор При переносе полюса секториальная площадь меняется на величины, линейно зависящие от координат x и y. Изменение начала отсчета дуги s (точки О) меняет секториальную площадь во всех точках контура на постоянную величину, поскольку меняется нижний предел интеграла.

В связи с этим возникают следующие геометрические характеристики стержня:

секториально статический момент инерции секториально линейные моменты площади секториальный момент инерции При поперечном изгибе тонкостенного стержня в его сечении преобладающими остаются нормальные напряжения и ими в основном определяется прочность стержня.

Однако здесь в отличие от бруса сплошного сечения существенное значение приобретают величина и законы распределения касательных напряжений.

Касательные напряжения в поперечных сечениях тонкостенного стержня определяются по тому же принципу, что и для сплошного бруса. В отличие от бруса сплошного сечения продольный разрез тонкостенного стержня следует производить плоскостью, не параллельной нейтральному слою, а плоскостью, нормальной к средней линии контура. Такое сечение имеет наименьшую ширину, и в нем касательные напряжения, уравновешивающие разность нормальных сил будут иметь большую величину, чем в других продольных сечениях.

Из законов механики известно, что система сил, лежащих в плоскости сечения может быть приведена к любой точке плоскости в виде равнодействующей силы и момента.

Величина равнодействующей не зависит от точки приведения и во всех случаях равна поперечно силе Q. Что касается равнодействующего момента, то он зависит от положения точки приведения сил.

Существует такая точка, относительно которой момент касательных сил в сечении при поперечном сечении равен нулю. Эта точка называется центром изгиба. Если момент касательных сил в сечении относительно центра изгиба равен нулю, то и момент внешних сил относительно центра изгиба должен быть равен нулю, иначе в брусе возникнут деформации, свойственные не только поперечному изгибу, но и кручению. Поэтому очевидно целесообразно при определении внутренних силовых факторов приводить касательные силы в сечении не к центру тяжести, а к центру изгиба и под крутящим моментом понимать соответственно внутренний момент относительно центра изгиба.

Секториально линейные моменты относительно главных центральных осей и полюса, совпадающие с центром изгиба равны нулю. Положение центра изгиба определяется на основании секториальной площади.

1.6.5. Кручения тонкостенного стержня Рассмотрим теперь задачу кручения тонкостенного стержня. В основе анализа задачи кручения тонкостенного стержня находится гипотеза жесткого контура, т.е. предполагается, что контур поперечного сечения при кручении стержня сохраняет свою форму.

При кручении стержня поперечные сечении поворачиваются относительно некоторой неподвижной точки О, которую называют центром кручения.

Депланация сечения тонкостенного стержня следует вдоль дуги контура закону изменения секториальной площади. Так же депланация пропорциональна удельному углу закручивания. Если путем наложения связей ограничить депланацию, будет ограничен и угол закручивания.

При депланации в поперченных сечениях стержня возникают нормальные напряжния.

Возникновение нормальных напряжений, изменяющихся вдоль оси z, неизбежно приводит к появлению вторичных касательных напряжений в поперечном сечении стержня.

Вторичные касательные напряжения по толщине профиля распределены равномерно и на средней лини сечения в отличие от основных напряжений в нуль не обращаются.

Получается, что происходит невязка с вышесказанным предположением о том, что на линии контура касательные напряжения равны нулю. Получаем, что при переменном угле закручивания действительный закон изменения w по сечению отличается от закона секториальной площади.

Однако, исследования указывают, что этот эффект значительно не сказывается на основных зависимостях.

1.6.6. Исследование прочности несущих балок К вышеприведенным теоретическим материалам добавим практическое исследование работы тонкостенного профиля.

Практические исследования и расчеты работы тонкостенного стержня z-образного сечения были проведены на кафедре «Сопротивление материалов» в Санкт-Петербургском Государственном Политехническом Университете. Работа проведена В.А.Шерстневым.

В опыте к балке прикреплены поддоны с грузом. Для удобства последующего рассмотрения нагрузка F, передаваемая на балку поддонами с грузом, заменяется равномерно распределенной нагрузкой экспериментальным обоснованием его правомерности для балок закрытого профиля. При этом величина e выражает положение центра давления со стороны поддона на балку;

имеет место случай совместного изгиба балки с кручением. Специфика рассмотрения этих деформаций позволяет при оценке изгиба считать торцы балки соединенными с гибкими мембранами Г1 и Г2, которые не стесняя депланации поперечных сечений, могут свободно поворачиваться на призматических опорах (рис. 1.8). Вместе с тем, при рассмотрении кручения концы балки следует считать закрепленными в жестких плитах Р1 и Р2 (рис. 1.9), которые стесняют развитие депланации по длине балки.

Рисунок 1.17 Схема закрепления стержня при рассмотрении изгиба стержня Рисунок 1.18 Схема закрепления стержня при рассмотрении кручения стержня 1.6.6.1. Задача изгиба стержня На рис. 1.10 показаны эпюры внутренних силовых факторов Q y и M z по длине балки;

разгружающие моменты M * от действия зацепов являются весьма незначительными и в дальнейшем не учитываются (во всяком случае, это идет в запас прочности).

Поперечная сила и изгибающий момент в произвольном сечении при этом равны:

Как показано на рис. 1.11, главные центральные оси инерции этом относительно осей y, z на угол 0. Это означает, что изгиб балки не является плоским и его следует рассматривать предварительно разложив нагрузку по главным плоскостям балки. С этой целью были первоначально вычислены:

затем найден поворот который составил 5°; после чего были найдены главные моменты инерции y0 z0 :

они получились равными сечения следует определять по формулам:

y 0, z 0 – координаты расчетной точки в сечении, где s z – статический момент отсеченной части площади, t – толщина профиля.

напряжений III определяют известным образом:

Выполненное рассмотрение дает первую суперпозицию искомого решения, которую рассматривают совместно со второй (задача кручения).

Рассматривается тонкостенный стержень открытого профиля под действием равномерно распределенного скручивающего момента m интенсивности m = q e, где q выражает интенсивность условно равномерной поперечной нагрузки на балку стеллажа (рис. 2.1), а e – эксцентриситет ее приложения.

Закрепление концов балки в опорах (зацепах) предполагается жестким (рис.1.9): здесь отсутствуют и коробление (депланация), и общий поворот в плоскости опор. Считая реактивные моменты одинаковыми между собой (по условиям симметрии) и равными, приходят к дифференциальному уравнению вида задачи в осях x y z :

G, E – упругие характеристики материала, = геометрическая жесткость профиля балки при свободном кручении, I – главный секториальный момент инерции профиля балки.

Решение этого уравнения имеет следующий вид:

в чем легко удостовериться путем подстановки решения (1.12) в исходное дифференциальное уравнение (1.11).

Константы интегрирования определяли из граничных условий:

при x = 0 : осевые перемещения отсутствуют по всей средней линии контура; учитывая перемещения вызванные депланацией U = (здесь – секториальная площадь профиля, являющаяся функцией дуговой координаты) также равны нулю, получаем условие Такое условие выражает отсутствие депланации профиля в зоне его соединения с зацепом.

2 ; ввиду симметрии задачи здесь выполняется такое же условие, что и на краях балки, т.е. тоже = 0 :

откуда с учетом найденного значения C2 получается:

и решение (1.12) принимает свой рабочий вид:

Корректность полученного решения проверяли дополнительно по углу закручивания получено:

Константу 3 определили из очевидного граничного условия:

при x = 0 угол закручивания = 0 ;

Угол закручивания на противоположном конце балки (для x = l ) при этом составил:

С учетом известных соотношений для гиперболических функций Это означает, что и на противоположном конце балки граничное условие по углу закручивания автоматически соблюдается, т.е. полученные решения (1.13) и (1.15) являются корректными.

Для практического применения полученных решений необходимо вычислить геометрический параметр задачи, который включает и попутное определение t – толщина профиля, а s – общая длина осевой линии профиля, равная в данном случае тогда при t = 2 мм получается Вычисление главного секториального момента инерции предполагает предварительное определение секториальной площади, которое проводится путем интегрирования следующего выражения (см. также рис. 1.13):

При выборе полюса Р и начала отсчета 0 дуги s в единой точке, которая совпадает с центром тяжести профиля (и одновременно с центром изгиба), начальная картина секториальной площади В подобных случаях при дальнейшем рассмотрении вводят постоянную составляющую * в каждой точке оси профиля из условия:

При этом обеспечивается самоуравновешенность внутренних сил в поперечных сечениях стержня открытого профиля, порождаемых стеснением его депланации. На рис.

1.15 показан результат такой модификации секториальной площади профиля. Следует заметить, что указанные изменения отвечают смещению точки 0 начала отсчета дуги s при сохранении положения полюса Р.

Рисунок 1.24 Результат модификации секториальной площади Процедуру вычисления для данного профиля можно проводить различными способами; в частности, здесь может быть использован известный способ Верещагина, т.к.

осевая линия профиля составлена из прямолинейных участков. В результате вычислений получили После этого был определен параметр :

известно, что E Если взять для дальнейших оценок типоразмер l = 110 см, то получается:

Решения (1.13) и (1.15) могут быть записаны в более простом виде:

Для оценки влияния стеснения депланации профиля на крутильную жесткость балки были вычислены углы закручивания в середине пролета (при x = l ) без учета ( *max ) и с учетом ( Сопоставление показывает:

Таким образом, жесткое закрепление балки по торцам (соединение с зацепами) повышает ее жесткость на кручение примерно на порядок.

По мере увеличения длины прилета влияние депланации ослабевает (вполне соответствуя характеру задачи), но сохраняет свое влияние даже при относительно длинных балках.

Для анализа механического состояния моделей вычисляли напряжения и 2:

где - определяется для отсеченной части профиля по местоположению расчетной точки на основании эпюры (см. рис. 2.4-в).

Для определения положения опасного сечения необходимо рассмотреть зависимости d ( x) dx и совместно с эпюрами Q y (x ) и M z (x).

По изложенной методике для модели типоразмера l = 110 см расчетным путем для ql = 1000 кг было получено:

Расчетный запас по текучести составил Это означает, что предельная расчетная нагрузка может быть увеличена в 1, раза, т.е.

По данным эксперимента соответствующая нагрузка составила 1.6.7. Стесненное кручение тонкостенного стержня открытого Под стесненным кручением понимается такое кручение, при котором ограничена депланация сечений. К примеру для защемленного одним концом тонкостенного стержня перемещения для всех точек сечения в заделке равны нулю. По мере удаления от этого сечения депланация и удельный угол закручивания возрастают Нормальные напряжения в сечении образуют самоуравновешенную систему сил.

Изгибающие моменты относительно осей х и у и нормальная сила равны нулю.

Секториальная площадь определяется относительно центра кручения.

При стесненном кручении центр кручения совпадает с центром изгиба.

В общем случае осевые перемещения w могут быть представлены следующим выражением w=wo+yx+ xy-w, Где величины wo, y и x характеризуют смещения и поворот сечения как жесткого целого, а функция w взята в соответствии с главной эпюрой секториальной площади.

Нормальные напряжения в сечении умножаем это выражение последовательно на dF, xdF, ydF, wdF и интегрируем по площади поперечного сечения. При этом учитываем, что оси x и y – главные, а эпюра w – эпюра главной секториальной площади. Получаем В формуле 1.23 через В обозначена новая силовая характеристика, определяемая выражением и называемая бимоментом. Размерность бимомента кГсм2. В отличие от уже известных внутренних силовых факторов бимомент является самоуравновешенным фактором и из условий равновесия отсеченной части стержня быть определен не может.

Бимомент характеризует изменения, вносимые в линейные зоны распределения напряжений депланации сечения. Смотри рис. 1. Касательные напряжения в поперечном сечении стержня в общем случае нагружения слагаются из напряжений простого кручения, из касательных напряжений поперечного изгиба и вторичных касательных напряжений стесненного кручения.

В результате получаем, что при внецентренном растяжении и сжатии тонкостенных стержней следует учитывать не только нормальную силу и изгибающие моменты в сечениях, но необходимо определить также и величину бимомента. Таким образом, если для стержня сплошного сечения положение плоскости действия внешнего момента не играло никакой роли, то для тонкостенного стержня положение этой плоскости является существенным.

1.6.9. Нормативные документы по проектированию и расчету Для расчета стальных конструкций существует ряд нормативных документов, которые полно описывают требования к расчету и проектированию конструкций и методики их осуществления. Приведем названия документов:

СНиП 11-23-81 «Стальные конструкции»

Свод правил по проектированию и строительству СП 53-102-2004 «Общие правила проектирования стальных конструкций» (одобрен письмом Госстроя РФ от 20 апреля 2004 г. N ЛБ-2596/9) Свод правил по проектированию и строительству СП 53-101-98 «Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций» (одобрен постановлением Госстроя РФ от 17 мая 1999 г. N 37) CТ СЭВ 3972-83 «Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции стальные. Основные положения о расчету.»

Однако они впрямую не дают рекомендаций к расчету и проектированию зданий и сооружений из тонкостенных стальных профилей.

1.6.10. Рекомендации по проектированию конструкций каркаса из холодногнутых стальных оцинкованных профилей Рассмотренные выше теории нашли отражение в важном практическом материале. По заказу компании ООО «Балтпрофиль» были выпущены «Рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу конструкций каркаса малоэтажных зданий и мансард из холодногнутых стальных оцинкованных профилей производства конструкций ООО «БалтПрофиль»[10]. Разработчик данных рекомендаций - заведующий лабораторией холодноформованных профилей и конструкций «ЦНИИПСК им. Мельникова», крупный ведущий специалист в области тонкостенных стержней Э.Л.Айрумян. В рекомендациях приводятся указания для расчетов как одиночных стержней, так и наиболее часто встречающихся конструкций – ферм, панелей, балок и пр.

В частности предлагается расчет на прочность элементов из профилей на центральное растяжение или сжатие N выполнять по формуле:

• при растяжении • при сжатии где =0,75 – коэффициент условий работы;

Fp – полная площадь сечения профиля;

Fс – редуцированная площадь сечения профиля по табл.2-7 пособия.

Расчет на устойчивость элементов, подверженных центральному сжатию силой N, в пособии предлагается выполнять по формуле:

Значения предлагается определять в зависимости от гибкости.

по табл. 72 СНиП II-23-81, где - расчетная длина;



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:

«1 Содержание ВОСПРОИЗВОДСТВО РАБОЧИХ МЕСТ И НОВАЯ НОРМА ФРС США (ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ) Экономист (Москва), 28.02.2013 Введение. Реагируя на рецессию, начавшуюся в США с декабря 2007 г., американская Федеральная резервная система (ФРС) кардинально изменила модель антикризисной политики, решив прибегнуть к нетрадиционной вместо традиционной. В 2008 г. состоялся переход ФРС к политике, названной позднее новой нормой. Наиболее известной ее внешней приметой стали раунды долларовой эмиссии,...»

«Содержание Общая информация о горном институте им. О.А. Байконурова 1 4 Общая информация о специальности 050724 - Технологические 2 5 машины и оборудование (по отраслям) Виды занятий 3 6 Профессиональная практика 4 7 Письменные работы 5 7 Требования к выпускной квалификационной работе 6 8 Специализация - Горные машины и оборудование 7 Специализация - Металлургические машины и оборудование 8 Специализация – Технологические машины и оборудование 9 нефтяной и газовой промышленности УМКД...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение ВПО “Липецкий государственный технический университет” УТВЕРЖДАЮ Директор Металлургического института В.Б. Чупров _ 2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) Технология конструкционных материалов Направление подготовки: 151000 Технологические машины и оборудование Профиль подготовки: Металлургические машины и оборудование бакалавр Квалификация (степень) выпускника: очная Форма обучения:. Липецк 2011 г. Рабочая программа...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тихоокеанский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.В.Шалобанов “”2008г ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ по кафедре Литейное производство и технология металлов МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Утверждена научно-методическим советом университета для направлений подготовки (специальностей) в области металлургии и технологии обработки...»

«Аннотации рабочих программ учебных дисциплин и практик по направлению подготовки 220700.68 Автоматизация технологических процессов и производств магистерская программа: Автоматизация технологических процессов и производств в металлургической промышленности ДЕЛОВОЙ ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК Место дисциплины в учебном плане. Дисциплина относится к базовой части общенаучного цикла (ОН.Б.01). Изучается в 3 семестре. Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 ЗЕ (108 ч.) Цели и задачи дисциплины....»

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет Программа вступительного испытания на обучение по программам подготовки научно - педагогических кадров в аспирантуре ПГУ по направлению подготовки 22.06.01 Технологии материалов Пенза 2014 Программа вступительного испытания на обучение по профилю направления подготовки: 05.16.04. Литейное производство 1. 1.1. Теоретические основы процессов плавки Свойства металлов и сплавов в твердом и жидком состоянии,...»

«Содержание Общая информация о Горно-металлургическом институте 1 4 Общая информация о специальности 5В070900 – Металлургия 2 6 Виды занятий 3 7 Профессиональная практика 4 8 Письменные работы 5 8 Требования к выпускной квалификационной работе 6 9 Направления кафедры МЦМ 7 9 Направления кафедры МПТиТСМ 8 Учебный план специальности 5В070900 – Металлургия 9 Учебно-методические комплексы дисциплин (УМКД) специальности 10 5В070900 - Металлургия Общая информация о Горно-металлургическом институте 20...»

«Карелин В.Г. Зайнуллин Л.А. Артов Д.А. Епишин А.Ю. ОБЗОР Перспективы эффективного вовлечения в крупномасштабное производство высококачественного железорудного, марганцевого и других видов минерального сырья месторождений Республики Казахстан г. Екатеринбург, 2013 Генеральный директор ЗАЙНУЛЛИН Лик Анварович доктор технических наук, профессор тел. 8 (343) 374-03-80 факс 8 (343) 374-29-23 aup@vniimt.ru Заведующий лабораторией КАРЕЛИН Владислав Георгиевич Кандидат технических наук Тел. 8 (343)...»

«СОДЕРЖАНИЕ Введение Реферат как вид научной работы Особенности реферата на историческую тему Специфика проблем по истории техники Особенности подходов к темам по истории науки Подготовка реферата Структура реферата и особенности его оформления Защита реферативной работы ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Перечень тем рефератов по курсу История науки, техники и образования, прошедших апробацию в МИСиС ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Адреса, телефоны и проезд к библиотекам ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Список литературы по истории науки и техники (для...»

«Официальный отдел ОФИЦИАЛЬНЫЙ ОТДЕЛ НАУЧНАЯ И НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ САМАРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК В 2002 ГОДУ В состав Самарского научного центра 13 ученых СамНЦ РАН удостоены ГубернсСамНЦ) РАН входят шесть научных органи- ких премий в области науки и техники. заций, отделение секции Прикладных про- В 2002 году проведено Общее собрание блем и секция Научного совета РАН. В Са- СамНЦ РАН и три заседания Президиума маре расположены Самарский филиал Физи- СамНЦ...»

«7044 УДК 621.391.82: 532.57 ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО МНОГОПОЛЮСНОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ А.А. Львов Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина Россия, 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 E-mail: alvova@mail.ru П.А. Львов Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина Россия, 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 E-mail: peter.lvov@gmail.com Ключевые слова: комбинированный многополюсный...»

«Раздел 2. СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ УРАЛА И РОССИИ 98 А. М. Сафронова ДОКУМЕНТЫ О ФОРМИРОВАНИИ ТАТИЩЕВЫМ ПЕРВОЙ БИБЛИОТЕКИ ЕКАТЕРИНБУРГА (1734—1739 гг.) В ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИВЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ Изучение истории любой библиотеки предполагает создание источниковой базы, отражающей объект изучения во всем многообразии его структурных элементов и взаимосвязей. Особенностью источников, характеризующих историю Екатеринбургской библиотеки, является их уникальность, отсутствие каких-либо комплексов...»

«Посвящается 250-летию Московского государственного университета Ю. К. Е Г О Р О В - Т И С М Е Н К О КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И КРИСТАЛЛОХИМИЯ УЧЕБНИК Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности Геология УНИВЕРСИТЕТ КНИЖНЫЙ ДОМ Москва 2005 У Д К 548.0 ББК 26.303 ЕЗО Рецензенты: Профессор кафедры Ф и з и к а и химия твердого тела Московской государственной академии тонкой химической технологии и м...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ДЕПАРТАМЕНТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОУ ВПО ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Ректор _И.М. Головных 20_ г. № _ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление подготовки 150400 Металлурия Профиль подготовки 150400.62 Металлургия цветных, редких и благородных металлов Квалификация (степень) бакалавр Форма обучения очная Иркутск 2011 г. Стр. 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Нормативные документы для...»

«Министерство образования Российской Федерации ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет – УПИ Э.И. Денисова, А.В. Шак ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НА ИЗМЕРИТЕЛЕ ИТ400 Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой Литейное производство и упрочняющие технологии Научный редактор проф. д-р. техн. наук Е.Л. Фурман Методическое руководство к лабораторной работе для студентов специальности 110800 – порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия Методическое...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Сборник научных трудов студентов, магистрантов и молодых ученых химико-металлургического факультета ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Иркутск, 2012 г СОДЕРЖАНИЕ Н.Д. Губанов, Н.А.Ищук. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕПАРАТОРАС-1 ОДНОКОЛОННОЙ СХЕМЫ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ Н.И. Днепровская, Е.В. Янчуковская, Е.И. Сауло, Н.А. Ищук. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СВЧ-ТЕРМОЛИЗА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ.. 9 Е.Е. Албаева,...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИХОДЬКО ИГОРЬ ЮРЬЕВИЧ УДК 621.771.23/24:681.5.015:002.2 РАЗВИТИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ, МЕТОДОВ РАСЧЁТА И УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПОЛОС С ВЫСОКОЙ ПЛОСКОСТНОСТЬЮ И КАЧЕСТВЕННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ Специальность 05.03.05 - “Процессы и машины обработки давлением” АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание научной степени доктора технических наук Донецк - Диссертацией является...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Директор Металлургического Института Чупров В.Н. _ _2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ИНФОРМАТИКА 151000 Технологические машины и Направление оборудование подготовки: Металлургические машины и оборудование Профиль подготовки: (МО) Квалификация бакалавр (степень) выпускника: очная Форма обучения: г. Липецк – 2011 г. Содержание 1. Цели освоения учебной...»

«1 Российская академия наук Российская академия естественных наук Российская академия государственной службы при Президенте РФ Институт экономических стратегий Международный институт Питирима Сорокина – Николая Кондратьева Центр наук о Земле, металлургии и обогащения (Казахстан) Международная академия исследования будущего Международная академия инвестиций Глобальный прогноз Будущее цивилизаций на период до 2050 года Организационно-методические материалы Москва-МИСК 2007 2 Содержание Предисловие...»

«Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский технологический университет МИСиС Новотроицкий филиал Кафедра металлургических технологий Е.П. Большина ЭКОЛОГИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Курс лекций Новотроицк, 2012 УДК 502.7.719: 628.5 ББК 20.1 Бол - 79 Рецензенты: Заведующий кафедрой электроснабжения и энергообеспечения Орского филиала ОГТИ ГОУ ОГУ, к.т.н., В.И....»







 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.